大体积混凝土温度裂缝的防治措施

【摘要】通过多年来到现场观察，通过对相关混凝土内部应力方面书籍的阅读，对大体积混凝土施工过程中温度裂缝产生的原因、现场大体积混凝土温度的控制和预防裂缝的措施等进行阐述。

【关键词】 大体积混凝土；温度应力；裂缝；防治

中图分类号： TV544+.91 文献标识码： A 文章编号：

1 前言

对于大体积混凝土的定义目前国内尚无一个明确的定义，国外的定义也不尽相同。日本建筑学会标准(Jass5)规定：“结构断面最小厚度在80cm以上，同时水化热引起混凝土内部的最高温度与外界气温之差预计超过25℃的混凝土，称为大体积混凝土”。美国混凝土学会(ACI)规定：“任何就地浇筑的大体积混凝土，其尺寸之大，必须要求解决水化热及随之引起的体积变形问题，以最大限度减少开裂”。

大体积混凝土的温升控制和温度裂缝控制一直是工程技术长期关心和共同研究的重要问题。大体积混凝土具有体积大、工程条件复杂、施工技术和质量要求高、混凝土绝热温升高、收缩大等特点。如何控制混凝土内外温差及由此产生的温度和收缩应力而导致的裂缝，是保证工程质量关键。水泥水化过程中产生大量的热量，每克水泥放出502 J的热量，如果以水泥用量350-550 kg/m3来计算，每立方米混凝土将放出17500~27500 kJ的热量，从而使混凝土内部温度升高，在浇筑温度的基础上，通常升高35℃左右。如果按着我国施工验收规范规定浇筑温度为28℃则可使混凝土内部温度达到65℃左右。但是，如果没有降温措施或浇筑温度过高，混凝土内部温度高达80~90℃的情况也时有发生。混凝土是热量传递的不良导体，因此混凝土内部温度高而表面散热快，易形成温度梯度，从而形成温度应力。温度应力和温差成正比，温度越大，温度应力也越大。当这种温度应力超过混凝土的内外约束应力(包括混凝土抗拉强度)时，就会产生裂缝。这种裂缝的特点是裂缝出现在混凝土浇筑后的3~5天，初期出现的裂缝很细，随着时间的发展而继续扩大，甚至达到贯穿的情况。大体积混凝土产生裂缝的原因有许多种，下面就大体积混凝土裂缝产生的原因及防治措施作一论述。

2 大体积混凝土产生裂缝的主要原因

2.1水泥水化热因素。水泥在水化过程中要释放出一定的热量，而大体积混凝土因其结构断面较厚，而表面系数相对较小，所以水泥发生的热量聚集在结构内部不易散失。这样混凝土内部的水化热无法及时散发出去，以至于越积越高，使内外温差增大。单位时间混凝土释放的水泥水化热，与混凝土单位体积中水泥用量和水泥品种有关，并随混凝土的龄期而增长。由于混凝土结构表面可以自然散热，实际上内部的最高温度，多数发生在浇筑后最初3~5天。

2.2外界气温因素。大体积混凝土在施工阶段，它的浇筑温度随着外界气温变化而变化。特别是气温骤降，会大大增加内外层混凝土温差，这对大体积混凝土是极为不水泥水化热。温度应力是由于温差引起温度变形造成的；温差愈大，温度应力也愈大。同时，在高温条件下，大体积混凝土不易散热，混凝土内部的最高温度一般可达60~65℃，并且有较长的延续时间。因此，应采取温度控制措施，防止混凝土内外温差引起的温度应力。

2.3混凝土收缩因素。混凝土中约20％的水分是水泥硬化所必须的，而约80％的水分要蒸发。多余水分的蒸发会引起混凝土体积的收缩。混凝土收缩的主要原因是内部水蒸发引起混凝土收缩。如果混凝土收缩后，再处于水饱和状态，还可以恢复膨胀并几乎达到原有的体积。干湿交替会引起混凝土体积的交替变化，这对混凝土是很不利的。影响混凝土收缩，主要是水泥品种、混凝土配合比、外加剂和掺合料的品种以及施工工艺(特别是养护条件)等。

3 大体积混凝土温度裂缝的主要防治措施

3.1在原材料方面进行控制，主要是对水泥、粗骨料及外加剂的控制

宜采用降低水泥用量的方法来降低混凝土内部的水化温度，使混凝土强度在形成初期的结构内外温差的控制难度降低，这主要对大体积混凝土在进行配合比设计时作出了较高的要求，因此，在保证混凝土设计强度的情况下，应尽可能地降低水泥用量。另外，对于水泥品种，应优先采用水化热较低的矿渣水泥，并应进行水化热测定，水泥水化热测定须按照现行国家行业标准《水泥水化热试验方法(直接法)》的有关方法进行，要求所用水泥在浇筑成型后7天强度的水化热不大于250kJ/kg。

对于粗骨料，宜采用改善的骨料级配，夏天温度较高进行施工时，在拌制混凝土前宜浇水将碎石湿润冷却，以降低混凝土的浇筑温度。

在混凝土拌制过程中，掺加一定类型的外加剂，能对起到改善混凝土施工挂能的作用，诸如掺加一定比例的减水防裂剂，可减少混凝土的泌水，减少沉缩变形，可提高水泥浆与骨料的粘结力，提高抗裂性能等作用。另外，在掺减水防裂剂后混凝土缓凝时间适当，能在有效防止水泥迅速水化放热基础上，避免因水泥长期不凝而带来的塑性收缩。

3.2在结构设计时对配筋进行优化

在钢筋混凝土中，拉应力主要由钢筋承担，混凝土只起承受压力的作用。而在素混凝土内部或钢筋混凝上的边缘部位，如果结构内出现了拉应力，则须依靠混凝土参与受力作用。因此，一般在设计中，均要求不出现拉应力或者只出现很小的拉应力。但在混凝土浇筑时，内部过高的水化温度，往往在混凝土内部会产起较大的拉应力。有时温度应力可超过其它外荷载所引起的应力，因此，根据温度应力变化规律，在进行结构设计时对结构的配筋应予以优化。当所配的钢筋直径细而密时，对提高混凝土抗裂性有较好的效果，因此，可利用所配钢筋来降低混凝土裂缝出现的程度及概率。在砼易裂缝部位埋设应力应变传感片，直接测试拉应力，以便更直接控制砼(调节保温保湿养护条件，保证温度梯度)，确保砼不裂缝。在基础面筋上加设铁丝网或小直径钢筋网，以提高砼表面抗裂性(中间温度筋可去掉)。如3.00m厚承台设计时，在承台中间设置了垫20@2肋水平抗缩钢筋网片。采用“水平分层间隙”施工方法，分两层进行浇筑，间隙时间7d以上，分层厚度各1.5m，抗缩钢筋网设置在下层1.5m的上表面。在工期允许的情况下，这种施工方法可降低内部最高温升、减少人力、材料及机械设备的投入。

3.3在施工工艺方面进行控制

在气温较高浇筑混凝士时，应严格控制分层浇筑厚度，以利用浇筑层面进行散热。大体积砼最好选在春秋季施工，以降低入模温度，既是在夏季施工最好采取有效措施降低入模温度，再者浇筑砼时最好不要让砼在太阳下直接爆晒。施工过程中应对碎石洒水降温，保证水泥库通风良好，自来水预可先放入地下蓄水池中降温。

根据各地气候、不同施工季节制定合理的拆模时间，及时对结构表面进行覆盖保温，避免表面发生急剧的温度梯度，特别是施工中长期暴露的混凝土表面或薄壁结构，在寒冷季节应采取保温措施，防止表面裂缝。

加强砼浇筑后的养护。砼浇筑后，应尽快回填土一一土是砼最好的养护材料之一。目前这是砼保温保湿养护的最有效方法，对预防裂缝是非常有益的。如采用蓄水法保温养护，在混凝土施工期间可通入冷却循环水，以便加快承台内部热量的散发。

4 结语

温度裂缝的产生，无论是对大体积混凝土还是对一般结构混凝七的而言，都会不同程度地影响到混凝土结构的耐久性，从而影响到结构的使用安全。面对日益广泛应用的大体积混凝土施工，我们应该不断总结过往经验，完善相应的施工技术及措施，从而使大体积混凝土施工工艺更加完善更加规范，是我们的大体积混凝土施工技术更上一个台阶。

参考文献

【1】叶琳昌，沈义．大体积混凝土施工【M】．北京：中国建筑出版社，1987．